(57)【要約】【課題】  撮像素子から出力される異物検出用の画像信号の出力を、異物検出に適したレベルにする。【解決手段】  撮像素子６は、マイコン１０からの指示を撮像素子ドライバ７を介して受け、異物検出アダプタ２００内の照明装置から照射される光束を撮像する。撮像素子６は、その受光面近傍に存在する異物を含む画像を撮像する。マイコン１０は、得られた画像データが異物検出に適したレベルになるように、撮像素子６内の増幅器の増幅率、撮像素子６の蓄積時間、照明装置の発光時間等の撮像パラメータを求める。マイコン１０は、求めた撮像パラメータに基づいて、撮像素子６や照明装置を制御して撮像し、異物検出に適したレベルの画像信号を得る。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を受光して画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号に基づいて前記撮像素子の受光面近傍の異物を検出する異物検出手段とを備えたカメラシステムにおいて、
前記撮像素子に光束を照射する照明手段と、
前記照明手段によって前記撮像素子に照射された光束による画像信号の出力に基づいて、該画像信号の出力が所定値となるための撮像パラメータを求める演算手段と
を備えたことを特徴とするカメラシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラシステムにおいて、
前記演算手段は、前記照明手段による複数回の光束照射によって得られる複数の前記画像信号に基づいて前記撮像パラメータを求めることを特徴とするカメラシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のカメラシステムにおいて、
前記演算手段は、前記照明手段による予備的な第１の光束照射に応じて前記撮像パラメータを求め、
前記照明手段によって前記第１の光束照射の後に行われる第２の光束照射の際に、前記撮像パラメータに基づいて前記撮像素子を制御する撮像制御手段をさらに備えることを特徴とするカメラシステム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のカメラシステムにおいて、
前記撮像素子は電荷蓄積型であり、
前記演算手段は、前記撮像パラメータとして前記撮像素子の電荷蓄積時間を求めることを特徴とするカメラシステム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のカメラシステムにおいて、
前記演算手段は、前記画像信号の出力の増幅率を求めることを特徴とするカメラシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のカメラシステムにおいて、
前記演算手段は、前記照明手段による予備的な第１の光束照射に応じて前記撮像パラメータを求め、
前記照明手段は、前記撮像パラメータに応じて第２の光束照射を行うことを特徴とするカメラシステム。
【請求項７】
請求項１，２，６のいずれか１項に記載のカメラシステムにおいて、
前記演算手段は、前記撮像パラメータとして前記照明手段が照射する光量を求めることを特徴とするカメラシステム。
【請求項８】
請求項３に記載のカメラシステムにおいて、
前記照明手段は、複数回の前記第１の光束照射を行い、
前記撮像制御手段は、前記複数回の第１の光束照射のそれぞれにおいて前記撮像素子の制御パラメータを異ならせて前記画像信号を取得し、
前記演算手段は、得られた複数の前記画像信号のうちの一つに対応する制御パラメータを前記撮像パラメータとして求めることを特徴とするカメラシステム。
【請求項９】
請求項６に記載のカメラシステムにおいて、
前記照明手段は、発光量を異ならせた複数回の前記第１の光束照射を行い、
前記演算手段は、前記複数回の第１の光束照射のそれぞれにおいて得られる前記面像信号のうちの一つに対応する発光量を前記撮像パラメータとして求めることを特徴とするカ
メラシステム。
【請求項１０】
光束を受光して画像信号を出力する撮像素子と、前記画像信号に基づいて前記撮像素子の受光面近傍の異物を検出する異物検出手段とを備えたカメラシステムに適用可能な照明装置において、
前記撮像素子に対して第１の光束照射を行うとともに、該第１の光束照射によって前記撮像索子で得られた画像信号出力に基づいて第２の光束照射を行う制御手段を備えたことを特微とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子などに付着した異物を検出するカメラシステム及びそれに用いられる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術としては、デジタル一眼レフカメラなどにおいて、照明装置から照射された光束により撮像素子を照明し、撮像素子から出力される画像信号に基づいて、撮像素子などに付着した異物を検出する技術がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２００８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来技術には、次の課題がある。
すなわち、照明装置は、その発光量（輝度）が経時変化等により低下し、それと共に撮像素子で得られる画像信号の出力は低下する。
また、撮像素子の感度はデジタルカメラ毎に異なるため、たとえ照明装置の発光量が同一でも、撮像素子で得られる画像信号はデジタルカメラ毎に異なる。
【０００４】
さらに、照明装置毎の発光量のバラツキに起因して、撮像素子で得られる画像信号の出力は変化する。
そのため、従来技術は、カメラシステムが撮像素子から異物検出に必要な所定レベルの画像信号を取得できない恐れがあるという課題を有する。
本発明は、前記した従来技術の課題に鑑み為されたもので、撮像素子で得られる画像信号の出力を、異物検出に必要なレベルにすることが可能なカメラシステム及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載のカメラシステムは、光束を受光して画像信号を出力する撮像素子と、画像信号に基づいて撮像素子の受光面近傍の異物を検出する異物検出手段とを備えたカメラシステムにおいて、撮像素子に光束を照射する照明手段と、照明手段によって撮像素子に照射された光束による画像信号の出力に基づいて、該画像信号の出力が所定値となるための撮像パラメータを求める演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載のカメラシステムは、請求項１に記載のカメラシステムにおいて、演算手段は、照明手段による複数回の光束照射によって得られる複数の画像信号に基づいて撮像パラメータを求めることを特徴とする。
請求項３記載のカメラシステムは、請求項１に記載のカメラシステムにおいて、演算手段は、照明手段による予備的な第１の光束照射に応じて撮像パラメータを求め、照明手段によって第１の光束照射の後に行われる第２の光束照射の際に、撮像パラメータに基づいて撮像素子を制御する撮像制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項４記載のカメラシステムは、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカメラシステムにおいて、撮像素子は電荷蓄積型であり、演算手段は、撮像パラメータとして撮像素子の電荷蓄積時間を求めることを特徴とする。
請求項５記載のカメラシステムは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカメラシステムにおいて、演算手段は、画像信号の出力の増幅率を求めることを特徴とする。
【０００８】
請求項６記載のカメラシステムは、請求項１に記載のカメラシステムにおいて、演算手段は、照明手段による予備的な第１の光束照射に応じて撮像パラメータを求め、照明手段は、撮像パラメータに応じて第２の光束照射を行うことを特徴とする。
請求項７記載のカメラシステムは、請求項１，２，６のいずれか１項に記載のカメラシステムにおいて、演算手段は、撮像パラメータとして照明手段が照射する光量を求めることを特徴とする。
【０００９】
請求項８記載のカメラシステムは、請求項３に記載のカメラシステムにおいて、照明手段は、複数回の第１の光束照射を行い、撮像制御手段は、複数回の第１の光束照射のそれぞれにおいて撮像素子の制御パラメータを異ならせて画像信号を取得し、演算手段は、得られた複数の画像信号のうちの一つに対応する制御パラメータを撮像パラメータとして求めることを特徴とする。
【００１０】
請求項９記載のカメラシステムは、請求項６に記載のカメラシステムにおいて、照明手段は、発光量を異ならせた複数回の第１の光束照射を行い、演算手段は、複数回の第１の光束照射のそれぞれにおいて得られる面像信号のうちの一つに対応する発光量を撮像パラメータとして求めることを特徴とする。
請求項１０記載の照明装置は、光束を受光して画像信号を出力する撮像素子と、画像信号に基づいて撮像素子の受光面近傍の異物を検出する異物検出手段とを備えたカメラシステムに適用可能な照明装置において、撮像素子に対して第１の光束照射を行うとともに、該第１の光束照射によって撮像索子で得られた画像信号出力に基づいて第２の光束照射を行う制御手段を備えたことを特微とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像素子で得られる画像信号の出力を異物検出に適したレベルにするカメラシステム及び照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付の図面に示す実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す説明図である。図１において、１００はカメラ、２００は異物検出アダプタである。異物検出アダプタ２００は、レンズマウント１を介してカメラ１００に着脱される。
カメラ１００は、クイックリターンミラー２と、シャッタ３と、ペンタプリズム４と、接眼レンズ５と、撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等）６と、撮像素子６の表面に設けられた光学ローパスフィルタ６ａと、撮像素子ドライバ７と、Ａ／Ｄ変換器８と、一時記憶用のメモリ９と、マイコン１０と、記録メディア１１と、スイッチ１２と、ディスプレイドライバ１３と、ディスプレイ１４とから構成されている。
【００１３】
ここで、撮像素子６は、モワレ防止などのために光学ローパスフィルタ６ａを備えている。光学ローパスフィルタ６ａ上にゴミなどの異物が付着すると、撮像素子６に異物の影ができ、撮影された画像に異物が写り込む。なお、撮像素子６の中には光学ローパスフィルタ６ａを備えていないものがあり、この場合、異物は撮像素子６の表面付近に付着する。
【００１４】
図２は、図１に示す異物検出アダプタ２００の一例を示す説明図である。図２に示すように、異物検出アダプタ２００は、カメラ１００との通信接点２１と、マイコン２２と、ＬＥＤ（発光ダイオード）ドライバ２３と、ＬＥＤ２４とから構成されている。
以上の構成において、スイッチ１２がオンされると、マイコン１０は異物検出モードに移行する。
（第１の異物検出モード）
図３は、本実施形態における第１の異物検出モードを示すフローチャートである。
【００１５】
ステップＳ１において、マイコン１０は異物検出アダプタ２００の通信接点２１を介して、異物検出アダプタ２００のマイコン２２にＬＥＤ２４の発光を指示する。マイコン２２は、ＬＥＤ２４を発光させる。以後、この発光を予備発光と呼ぶ。予備発光が開始すると、クイックリターンミラー２が上方に移動して、シャッタ３が開く。
ステップＳ２において、マイコン１０は撮像素子ドライバ７に撮像素子６の駆動を指示し、撮像素子ドライバ７は撮像素子６を駆動する。したがって、撮像素子６は、ＬＥＤ２４からの光束に起因する電荷蓄積を開始する。
【００１６】
ステップＳ３において、マイコン１０は、撮像素子６が電荷蓄積を開始してから所定時間が経過すると、撮像素子ドライバ７を介して電荷蓄積を終了させる。電荷蓄積が終了すると、クイックリターンミラー２が下方に移動して、シャッタ３が閉じる。
ステップＳ４において、マイコン１０は、異物検出アダプタ２００の通信接点２１を介して、異物検出アダプタ２００のマイコン２２にＬＥＤ２４の発光停止を指示する。マイコン２２は、ＬＥＤ２４の発光を停止する。
【００１７】
ステップＳ５において、マイコン１０は、撮像素子ドライバ７に画像信号の転送を指示する。撮像素子６は、画像信号を画素毎に出力する。画像信号は、アナログ／デジタル変換器（以後、Ａ／Ｄ変換器と称する）８に入力され、アナログ信号からデジタルデータに変換される。以後、このデジタルデータを画像データと称する。画像データは、一時記憶用のメモリ９を介して、マイコン１０に順次入力される。
【００１８】
ステップＳ６において、マイコン１０は、各画素の画像データの加算平均値GLevを求める。
ステップＳ７において、マイコン１０は、式（１）に基づいて、異物検出に最適な蓄積時間HONIntTimeを求める。
HONIntTime＝IntTime＊GHonLev／GLev……（１）
ここで、IntTimeは予備発光時の蓄積時間であり、GHonLevは異物検出を行うのに最適な画像のレベル定数値である。なお、記号「＊」は乗算を意味する。
【００１９】
ステップＳ８において、マイコン１０はステップＳ１に記載した手順と同様の手順により、ＬＥＤ２４を発光させる。
ステップＳ９において、マイコン１０はステップＳ２に記載した手順と同様の手順により、撮像素子６の電荷蓄積を開始する。
ステップＳ１０において、マイコン１０は、式（１）から算出された蓄積時間HonIntTimeの経過後に、撮像素子６の電荷蓄積を終了させる。
【００２０】
ステップＳ１１において、マイコン１０はステップＳ４に記載した手順と同様の手順により、ＬＥＤ２４の発光を停止させる。
ステップＳ１２において、マイコン１０はステップＳ４に記載した手順と同様の手順により、画素毎の画像データを転送して取得する。
ステップＳ１３において、マイコン１０は、入力された画像データに基づいて異物検出処理を行い、異物包含画像を記録メディア１１に格納するとともに、ディスプレイドライバ１３に指示して異物包含画像をディスプレイ１４に表示させる。
【００２１】
なお、式（１）におけるGLevは、撮影画像の各画素の出力レベルの加算平均値に限定されるものではなく、例えば照明装置に近い側の画素の重みを小さくするなどした加重平均値を用いてもよい。
また、予備発光についても、発光回数を１回だけに限定することなく、複数回予備発光
を行ってもよい。
（第２の異物検出モード）
図４は、本実施形態における第２の異物検出モードを示すフローチャートである。なお、図３に示す第１の異物検出モードと同一部分には同一符号を付している。
【００２２】
ステップＳ１〜Ｓ５において、マイコン１０は、予備発光、撮像素子への電荷蓄積、予備発光停止、画像データ転送という一連の動作を行うように指示する。
ステップＳ２１において、マイコン１０は、予備発光が予め定められた所定回数だけ行われたか否かを判断する。予備発光が所定回数だけ行われていない場合には、ステップＳ１に戻り、撮像素子の蓄積時間を変えて、再びステップＳ１〜Ｓ５を繰り返す。ｎ回目の撮影に用いる蓄積時間RptIntTime［n］は、次の式（２）を用いて、マイコン１０において決定される。
【００２３】
RptIntTim［n］＝BaseIntTime＊[2＾(IntTimeStep＊(n-1))]……（２）
式（２）において、BaseIntTimeは基準となる蓄積時間であり、IntTimeStepは蓄積時間の変化幅を決定するための定数である。また、記号「＾」は、累乗を意味する。
ステップＳ２１において、予備発光が所定回数だけ行われたと判断された場合には、ステップＳ２２に進む。
【００２４】
ステップＳ２２において、マイコン１０は、以下の手順により、複数枚撮影された画像から異物検出に用いる画像を選択する。
まず、撮影された複数枚の各画像の各画素の加算平均GLev［n］から、次の式（３）を用いて適正画像レベルとの差DeltaG［n］を算出する。
DeltaG［n］＝Abs(Log2(GLev［n］／GHonLev))……（３）
式（３）において、Abs()は絶対値を返す関数であり、Log2()は2を底とした対数値を返す関数である。
【００２５】
また、GHonLevは式（１）で用いられている値と同様、異物検出を行うのに最適な画像のレベル定数値である。マイコン１０は、DeltaG［n］が最少となる画像を、最適な画像に最も近い画像として選択して異物検出に用いる。
ステップＳ２３においては、図３に示すステップＳ１３と同様の処理が行われる。すなわち、マイコン１０は、選択された画像データに基づいて異物検出処理を行い、異物包含画像を記録メディア１１に格納するとともに、ディスプレイドライバ１３に指示して異物包含画像をディスプレイ１４に表示させる。
（第３の異物検出モード）
図５は、本実施形態における第３の異物検出モードを示すフローチャートである。なお、図３に示す第１の異物検出モードと同一部分には同一符号を付している。図３に示す第１の異物検出モードと図５に示す第３の異物検出モードとが相違しているのは、図３のステップＳ７において蓄積時間を算出しているのに対し、図５のステップＳ３１において発光量を算出していることにある。
【００２６】
ステップＳ１〜Ｓ６において、マイコン１０は、予備発光、撮像素子への電荷蓄積、予備発光停止、画像データ転送、画素レベルの加算平均値GLev算出という一連の動作を行うように指示する。
ステップＳ３１において、マイコン１０は、加算平均値GLevを基づいて異物検出に最適なＬＥＤ２４の発光量のガイドナンバーHonGNを算出する。
【００２７】
マイコン１０は、異物検出を行うのに最適なＬＥＤ２４の発光量のガイドナンバーHonGNを決定するために、式（４）と式（５）を用いる。
KGN=(√2)＾(Log2(GHonLev／GLev)) ……（４）
HonGN＝KGN＊MonGN ……（５）
式（４）において、GHonLevは、式（１）と同様に、異物検出を行うのに最適な画像のレベル定数値である。また、式（４）において、KGNは最適な画像を得るために必要な発光量が予備発光量の何倍にあたるかを示す倍数である。
【００２８】
また、式（５）において、MonGNは予備発光時のＬＥＤ２４の発光量のガイドナンバーであり、前記したKGNと乗算することでガイドナンバーHonGNを算出することが可能である。
ステップＳ３２において、マイコン１０はステップＳ１に記載した手順と同様の手順により、ＬＥＤ２４を前記算出したガイドナンバーHonGNで発光させる。
【００２９】
ステップＳ３３において、マイコン１０はステップＳ２に記載した手順と同様の手順により、撮像素子６の電荷蓄積を開始する。
ステップＳ３４において、マイコン１０は予備発光と同じ蓄積時間の経過後に、撮像素子６の電荷蓄積を終了させる。
ステップＳ３５において、マイコン１０はステップＳ４に記載した手順と同様の手順により、ＬＥＤ２４の発光を停止させる。
【００３０】
ステップＳ３６において、マイコン１０はステップＳ４に記載した手順と同様の手順により、画素毎の画像データを転送して取得する。
ステップＳ３７において、図３に示すステップＳ１３と同様の処理が行われる。すなわち、マイコン１０は、入力された画像データに基づいて異物検出処理を行い、異物包含画像を記録メディア１１に格納するとともに、ディスプレイドライバ１３に指示して異物包含画像をディスプレイ１４に表示させる。
【００３１】
なお、前記GLevは、撮影画像の各画素の出力レベルの加算平均値に限定されるものではなく、例えば照明装置に近い側の画素の重みを小さくするなどした加重平均値を用いてもよい。
また、予備発光についても、発光回数を１回だけに限定することなく、複数回予備発光を行ってもよい。
（第４の異物検出モード）
図６は、本実施形態における第４の異物検出モードを示すフローチャートである。なお、図５に示す第３の異物検出モードと同一部分には同一符号を付している。
【００３２】
ステップＳ１〜Ｓ６において、マイコン１０は、予備発光、撮像素子への電荷蓄積、予備発光停止、画像データ転送、画素レベルの加算平均値GLev算出という一連の動作を行うように指示する。
ステップＳ４１において、マイコン１０は、予備発光が予め定められた所定回数だけ行われたか否かを判断する。予備発光が所定回数だけ行われていないと判定された場合には、ステップＳ１に戻り、撮像素子の発光量を段階的に変化させて、再びステップＳ１〜Ｓ６を繰り返す。
【００３３】
ステップＳ４１において、マイコン１０は、予備発光が予め定められた所定回数だけ行われたと判定された場合には、ステップＳ４２に進む。
ステップＳ４２において、マイコン１０は、複数枚撮影された画像から異物検出に用いる画像を選択する。
ステップＳ４３において、図５に示すステップＳ３７と同様の処理が行われる。すなわち、マイコン１０は、入力された画像データに基づいて異物検出処理を行い、異物包含画像を記録メディア１１に格納するとともに、ディスプレイドライバ１３に指示して異物包含画像をディスプレイ１４に表示させる。
【００３４】
なお、前記GLevは、撮影画像の各画素の出力レベルの加算平均値に限定されるものではなく、例えば照明装置に近い側の画素の重みを小さくするなどした加重平均値を用いてもよい。
（第５の異物検出モード）
第５の異物検出モードは、図１に示す撮像素子６の内部に設けられている増幅器の増幅率を調整するものである。すなわち、マイコン１０は、撮像素子ドライバ７を介して、撮像素子６の内部に設けられている増幅器の増幅率を変化させて予備発光を行い（例えば、図３に示すステップＳ１〜Ｓ５）、予備発光に基づいて得られた画素レベルの平均値GLevを算出する（例えば、図３に示すステップＳ６）。
【００３５】
次に、マイコン１０は、画素レベルの平均値GLevに基づいて、異物検出に最適な増幅器の増幅率を求め、求めた増幅率を前記増幅器に設定する。
次に、マイコン１０は、ＬＥＤ２４の発光開始、撮像素子６の蓄積開始、撮像素子６の蓄積終了、ＬＥＤ２４の発光停止、画像データ転送、異物検出処理（例えば、図３に示すステップＳ８〜Ｓ１３）を行う。ただし、このときの蓄積時間と発光時間は、予備発光時のものと同一である。
【００３６】
また、第５の異物検出モードにおいて、撮像素子６の増幅器の増幅率及び蓄積時間を段階的に変化させて、複数回の予備発光を行い、複数枚撮影された画像から異物検出に用いる画像を選択するようにしてもよい。
また、増幅器は、撮像素子６の内部に設けられているものを使用せず、図１に示す撮像素子６とＡ／Ｄ変換器８との間に設けてもよい。
【００３７】
なお、前記GLevは、撮影画像の各画素の出力レベルの加算平均値に限定されるものではなく、例えば照明装置に近い側の画素の重みを小さくするなどした加重平均値を用いてもよい。
なお、以上に記載した実施形態では、照明装置としてのＬＥＤ２４を異物検出アダプタ２００に設けたが、言うまでもなく、本発明はこれに限定されるものでなく、カメラ１００の内部に設けてもよい。
【００３８】
前記実施形態によれば、照明装置の光量がいかなる理由で変化した場合でも、異物の検出のために最適な画像データを取得することが可能であり、画像データからの異物を検出する精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、カメラシステムや照明装置等の分野において、産業上大いに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１に示す異物検出アダプタを示す説明図である。
【図３】実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１００…カメラ、２００…異物検出アダプタ、１…レンズマウント、２…クイックリターンミラー、３…シャッタ、４…ペンタプリズム、５…接眼レンズ、６…撮像素子、６ａ
…光学ローパスフィルタ、７…撮像素子ドライバ、８…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、９…メモリ、１０…マイコン、１１…記録メディア、１２…スイッチ、１３…ディスプレイドライバ、１４…ディスプレイ、２１…通信接点、２２…マイコン、２３…ＬＥＤ（発光ダイオード）ドライバ、２４…ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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